宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家(jiā)们(men)在(zài)过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有(yǒu)发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们(men)发现某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得(dé)重大天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团(tuán)的(de)质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法结果一(yī)致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测(cè)量各(gè)个星系的光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式(shì)所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速(sù)度的(de)过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的(de)运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到(dào)不可(kě)思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当中如果没(méi)有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科(kē)学(xué)家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的(de)方法来解释暗物(wù)质的(de)存(cún)在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的(de)物质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速(sù)度(dù)上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个(gè)大星系剥(bō)离了(le)。奇(qí)怪的是，它的(de)附近(jìn)没有任何(hé)星(xīng)系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引力(lì)的(de)理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度(dù)中的(de)天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的(de)规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊(shū)的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终(zhōng)结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来验证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照(zhào)片中我们(men)可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后(hòu)更(gèn迪卡侬属于什么档次，迪卡侬哪个国家的牌子g)遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大(dà)质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两边形成了(le)引(yǐn)力(lì)透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研(yán)究(jiū)也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，迪卡侬属于什么档次，迪卡侬哪个国家的牌子但(dàn)实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是(shì)普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解(jiě)释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的观(guān)测结果。而暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)存在(zài)着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互(hù)作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的(de)存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式(shì)也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作用的(de)“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观(guān)测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了(le)20多年的数据(jù)收集，人们(men)发现了一个有趣(qù)的(de)事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的(de)周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上(shàng)的积(jī)雪(xuě)，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这(zhè)里的季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力的证据了(le)。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个(gè)关(guān)键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心(xīn)的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特(tè)芬研(yán)究发现，如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢(ne)？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

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